海洋自主航行器多海湾区域完全遍历路径规划

发布时间：2024-02-26 19:56

　　海洋自主航行器在对海底地形测绘和水文信息搜集过程中,简单锯齿形完全遍历路径规划算法对多海湾海底地形探测易出现重复区域和遗漏区域的问题。本文提出了遗漏海湾和重复海湾及其进入点、退出点和门户的路径规划环境表达概念,并将其应用在基于行为的锯齿形完全遍历路径规划改进算法中,有效地减少了海洋自主航行器全覆盖地形测绘的重复区域和遗漏区域。在网格化定常流场海域内,对某一阻力特性已知的自主水下机器人进行了完全遍历路径规划仿真,验证了基于重复和遗漏海湾搜索行为的完全遍历路径规划算法的遍历性和不重复性,并降低了区域全覆盖地形测绘任务的耗能。最终,通过小型无人艇湖试验证了算法在完全遍历路径规划中的节能性和实用性。

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图１开阔水域的锯齿形路径规划搜索Ｆｉｇ．１Ｚｉｇｚａｇｐａｔｈ－ｐｌａｎｎｉｎｇｉｎｓｉｍｐｌｅｏｐｅｎｗａｔｅｒａｒｅａ

坐标系，并根据ＡＭＶ附带声呐的探测宽度ｗ以及考虑到海底地形起伏对探测设备的地形覆盖搜索宽度的影响，利用栅格法建立任务环境地图。纵向栅格线的横坐标值规定为ｘ＝ｉｗ／２（ｉ为栅格线编号，栅格线间距为ｗ／２）。ＡＭＶ从起始点开始沿着栅格线运行，每当ＡＭＶ声呐探测到边界时，ＡＭＶ将会向着....

图２多海湾水域的锯齿形路径规划搜索Ｆｉｇ．２Ｚｉｇｚａｇｐａｔｈ－ｐｌａｎｎｉｎｇｉｎｍｕｌｔｉ－ｂａｙａｒｅａｓ

单的锯齿形路径规划行为将会导致搜索遗漏或者重复搜索现象。如图２，ＡＭＶ从Ｓｐ点出发，使用上述行为进行搜索，搜索完中间区域后进入Ｉ２区域，搜索完Ｉ２区域后，ＡＭＶ将沿着Ｉ２区域内的栅格线返回，然后再进入Ｉ３区域，搜索完Ｉ３区域后会发现：在整个搜索过程中Ｉ２区域重复搜索而Ｉ１区域被遗....

图３探测遗漏海湾进入点Ｆｉｇ．３Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｍｉｓｓｅｄｂａｙｓ

区域Ｉ１定义为遗漏海湾，而重复搜索的海湾区域Ｉ２定义为重复海湾。图２多海湾水域的锯齿形路径规划搜索Ｆｉｇ．２Ｚｉｇｚａｇｐａｔｈ－ｐｌａｎｎｉｎｇｉｎｍｕｌｔｉ－ｂａｙａｒｅａｓ２基于重复海湾和遗漏海湾的搜索行为设计２．１遗漏海湾进入点判定遗漏海湾进入点需要根据ＡＭＶ探测到海角时....

图４探测重复海湾Ｆｉｇ．４Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅｐｅａｔｅｄｂａｙ

入点。２．２重复海湾退出点如图４，假定ＡＭＶ沿着栅格线Ｌｉ运动时探测到Ｃ３Ｃ４槇曲线边界，它将记录此边界，但并不改变其自身的航行方式进入海湾，ＡＭＶ找到湾底（确定湾底的方法是ＡＭＶ沿海湾边界航行，最终回到上一次经过的栅格线Ｌｉ＋３，那么此栅格线和边界组成的部分即为湾底）时，确定Ｃ....

本文编号：3911776